טקטוניקת צלחות

טקטוניקת צלחת והספוט החם ההוואי



פרסם מחדש מ- התפרצויות הרי געש הוואי - עבר, הווה ועתידמאת רוברט טילינג, כריסטינה הליקר ודונלד סוונסוןמידע כללי על הסקר הגיאולוגי האמריקאי 117.

מפת אגן האוקיאנוס השקט: מפה של אגן האוקיאנוס השקט המציגה את מיקומה של שרשרת התפר Raw-Emperor Seamount ותעלה Aleutian. מפת בסיס מתוך "הכוכב הדינמי הזה."

מקורם של איי הוואי

איי הוואי הם פסגות של הרים געשיים ענקיים שנוצרו על ידי אינספור התפרצויות של לבה נוזלית במשך כמה מיליוני שנים; כמה מגדלים שגובהם יותר מ -30,000 רגל מעל קרקעית הים. הפסגות הגעשיות הללו המתנשאות מעל פני האוקיאנוס מייצגות רק את החלק הזעיר והנראה לעין של רכס צולל עצום, שרשרת הריין-הקיסר Seamount, המורכבת מיותר מ -80 הרי געש גדולים.

הר הגעש מאונה קאה באי הוואי גובהו 13,796 רגל. עם זאת, בסיס האי מתחיל כ- 18,000 רגל מתחת לפני הים. אם האי הוואי נחשב ל"הר "הוא היה הגבוה בעולם, מכה את הר האוורסט בגובה של יותר מ -1,000 רגל. למד עוד.

טווח זה משתרע על פני קרקעית האוקיאנוס השקט מאיי הוואי ועד לתעלה האלוטיאית. אורכו של קטע הוואי רידג 'בלבד, בין האי הוואי לאי מידוויי מצפון-מערב, הוא כ- 1,600 מיילים, בערך המרחק מוושינגטון, D.C., לדנוור, קולורדו. כמות הלבה שהתפרצה ליצירת הרכס הענק הזה, בערך 186,000 מ"ק, היא די והספיקה בכדי לכסות את מדינת קליפורניה בעובי של קילומטר וחצי.

סוגי גבולות הלוח: דיאגרמות חסימות של גבולות צלחות שונות, מתכנסות והופכות.

טקטוניקת צלחת והספוט החם ההוואי

בראשית שנות השישים, המושגים הקשורים ל"התפשטות קרקעית הים "ו"טקטוניקת צלחות" הופיעו כהשערות חדשות עוצמתיות בהן השתמשו הגיאולוגים כדי לפרש את התכונות והתנועות של שכבת פני האדמה. על פי התיאוריה הטקטונית של הלוח, השכבה החיצונית הנוקשה של כדור הארץ, או "ליתוספרה", מורכבת כתריסר לוחות או צלחות, שכל אחת מהן עוברת 50 עד 100 מיילים. צלחות אלה נעות זו בזו במהירויות ממוצעות של כמה סנטימטרים בשנה - בערך מהר ככל שציפורני האדם גדלות. מדענים מזהים שלושה סוגים נפוצים של גבולות בין הלוחות הנעים הללו (ראה דיאגרמות):

(1) גבולות שונים

צלחות סמוכות מתפרקות זו מזו, כמו למשל ברכס אמצע האטלנטי, המפריד בין הפאטים הצפוניים לדרום אמריקה לבין צלחות אירואסיה ואפריקה. התנתקות זו גורמת ל"התפשטות קרקעית הים "כחומר חדש מהשכבה הפחות נוקשה, או" אסתנוספירה ", ממלא את הסדקים ומוסיף לצלחות האוקיאניות הללו. ראו: הוראה על גבולות צלחות שונות.

(2) גבולות מתכנסים

שתי צלחות נעות זו כלפי זו ואחת נגררת למטה (או "מתבצעת") מתחת לשנייה. גבולות הצלחת המתכנסים נקראים גם "אזורי כניסה" והם מאופיינים על ידי התעלה האלוטיאית, שם מועברת צלחת האוקיאנוס השקט מתחת לצלחת צפון אמריקה. הר סנט הלנס (דרום-מערבי וושינגטון) והר פוג'י (יפן) הם דוגמאות מצוינות להרי געש באזור תת-הכרה שנוצרו לאורך גבולות הצלחת המתכנסים. ראו: הוראה על גבולות צלחת מתכנסים.

(3) לשנות גבולות

צלחת אחת מחליקה אופקית על פני אחרת. הדוגמה הידועה ביותר היא אזור התקלות המועבר ברעידת האדמה סן אנדראס בקליפורניה, המסמן את הגבול בין צלחות השקט לצפון אמריקה. ראה: הוראה על גבולות צלחת שינוי.

צלחות טקטוניות ורי געש פעילים של העולם: רוב הרי הגעש הפעילים ממוקמים לאורך או בסמוך לגבולות הלוחות הטקטוניים המשתנים של כדור הארץ. הרי געש בהוואי, לעומת זאת, מתרחשים באמצע צלחת האוקיאנוס השקט ונוצרים על ידי הרי געש מעל ה"נקודה החמה "של הוואי (ראו טקסט). רק חלק מיותר מ -500 הרי געש פעילים בכדור הארץ מוצגים כאן (משולשים אדומים). תמונה של USGS. לחץ להגדלה.

רעידות אדמה והרי געש בגבולות צלחת

כמעט כל רעידות האדמה והרי הגעש הפעילים בעולם מתרחשים לאורך או בסמוך לגבולות לוחיות הסטה של ​​כדור הארץ. מדוע אם כן, הרי הגעש בהוואי ממוקמים באמצע צלחת האוקיאנוס השקט, יותר מ -2,000 מיילים מהגבול הקרוב ביותר עם כל צלחת טקטונית אחרת? לחסידי טקטוניקת הצלחות בהתחלה לא היה שום הסבר להתרחשותם של הרי געש בתוך פנים הצלחות (וולקנות "תוך-לוחית").

השערת "נקודה חמה"

ואז בשנת 1963, ג'יי טוזו ווילסון, גיאופיזיקאי קנדי, סיפק הסבר גאוני במסגרת טקטוניקת הצלחות בכך שהציע את השערת "הנקודה החמה". ההשערה של ווילסון התקבלה באופן נרחב, מכיוון שהיא מסכימה היטב עם חלק גדול מהנתונים המדעיים על שרשראות אי וולקניות ליניאריות באוקיאנוס השקט בכלל - ואיי הוואי בפרט.

כמה עמוקים הם כתמים חמים?

על פי וילסון, הצורה הליניארית הייחודית של שרשרת הקיסרים בהוואי משקפת את התנועה המתקדמת של צלחת האוקיאנוס השקט מעל נקודה חמה "עמוקה" ו"קבועה ". בשנים האחרונות מדענים מתלבטים לגבי העומק (ים) בפועל של נקודות חמות הוואי וכדור הארץ האחרים. האם הם משתרעים רק כמה מאות מיילים מתחת לליטוספרה? או שהם נמתחים לאורך אלפי מיילים, אולי עד גבול ליבת כדור הארץ?

האם כתמים חמים זזים?

כמו כן, בעוד שמדענים כלליים מסכימים שנקודות חמות קבועות במיקום ביחס ללוחיות העוקפות מהירות יותר, כמה מחקרים שנעשו לאחרונה הראו שנקודות חמות יכולות לנדוד לאט לאורך זמן גיאולוגי. בכל מקרה, הנקודה החמה בהוואי נמסה בחלקה את האזור ממש מתחת לפלטת האוקיאנוס השקט, ומייצרת גבעות קטנות ומבודדות של סלע מותך (מאגמה). גבעות המאגמה פחות צפופות מהסלע המוצק שמסביב, מתגבשות יחד ומתנשאות בציפה דרך אזורים חלשים מבחינה מבנית ובסופו של דבר מתפרצות כמו לבה על קרקעית האוקיאנוס לבניית הרי געש.

שרשרת הקיסרים בהוואי

התהליך המשולב של היווצרות מאגמה, התפרצות ותנועה מתמדת של צלחת האוקיאנוס השקט לאורך הנקודה החמה הנייחת הותירו לאורך מסלול של כ -70 מיליון שנה את מסלול הרי הגעש על פני קרקעית האוקיאנוס שכיום אנו מכנים "שרשרת הקיסרים הוואי". עקיפה חדה בשרשרת כ -2,200 מיילים מצפון-מערב לאי הוואי, התפרשה בעבר כשינוי גדול בכיוון תנועת הצלחות לפני כ- 43-45 מיליון שנה (מה), כפי שהציעו עידן תושבות הרי הגעש. העיקול.

עם זאת, מחקרים עדכניים מראים כי הקטע הצפוני (שרשרת הקיסר) נוצר כשהנקודה החמה נעה דרומה עד לערך 45 מ ', אז היא התקבעה. לאחר מכן שררה תנועת צלחות צפון-מערבית, וכתוצאה מכך נוצרה רכס הוואי "במורד הזרם" מהנקודה החמה.

נקודה חמה בהוואי: מבט חתוך לאורך שרשרת האי בהוואי המציג את פלומת המעטפת המסקרית שהאכילה את המקום החם בהוואי בצלחת האוקיאנוס השקט. הגילאים הגיאולוגיים של הר הגעש העתיק ביותר בכל אי (Ma = לפני מיליוני שנים) ישנים בהדרגה מצפון-מערב, בקנה אחד עם מודל הנקודה החמה למוצא שרשרת הרמי-קיסר Seamount. השתנה מתמונתו של ג'ואל א. רובינסון, USGS, במפה "הכוכב הדינמי הזה" של סימקין ואחרים, 2006.

Loihi Seamount: הר געש צוללת פעיל מול החוף הדרומי של האי הגדול בהוואי. תמונת Creative Commons מאת Kmusser. לחץ להגדלה.

עידן האיים

האי הוואי הוא האי הדרומי-מזרחי והצעיר ביותר בשרשרת. החלק הדרומי-מזרחי ביותר של האי הוואי נמצא כיום על המקום החם ועדיין מקיש על מקור המאגמה כדי להאכיל את הרי הגעש הפעילים שלו. Lö'ihi Seamount, הר הגעש הצוללת הפעיל מול חופי דרום האי של הוואי, עשוי לסמן את תחילתו של אזור היווצרות המאגמה בקצה הדרום-מזרחי של הנקודה החמה. למעט האפשר של מאווי, שאר האיים בהוואי עברו צפונה מערבה מעבר לנקודה החמה - הם נותקו ברציפות ממקור המאגמה המתמשכת והם כבר לא פעילים וולקנית.

הסחף הצפוני-מערבי הצפוני של האיים מנקודת המוצא שלהם מעל הנקודה החמה מוצג היטב בעידן זרמי הלבה העיקריים באיים ההוויים השונים מצפון-מערב (העתיקה) לדרום-מזרח (הצעיר ביותר), שניתנו תוך מיליוני שנים: Ni איהאו וקאואי, 5.6 עד 3.8; אואהו, 3.4 עד 2.2; מולוקאי, 1.8 עד 1.3; מאווי, 1.3 עד 0.8; והוואי, פחות מ- 0.7 ועדיין צומחת.

אפילו עבור האי הוואי בלבד, הגילאים היחסיים של חמש הרי הגעש שלו תואמים את תיאוריית הנקודות החמות (ראה מפה, עמוד 3). קוהלה, בפינה הצפונית-מערבית של האי, היא העתיקה ביותר, לאחר שהפסיקה פעילות התפרצות לפני כ -120,000 שנה. השנייה הוותיקה ביותר היא מאונה קאה, שהתפרצה לאחרונה לפני כ -4,000 שנה; הבא הוא Hualälai, שהיה לו רק התפרצות אחת (1800-1801) בהיסטוריה הכתובה. לבסוף, גם מאונה לואה וגם קילואה היו פעילים במרץ ושוב ושוב בשתי המאות האחרונות. מכיוון שהוא צומח באגף הדרום-מזרחי של מאונה לואה, ההערכה היא כי קילואה צעירה יותר משכנתה הענקית.

גודלו של הנקודה החמה בהוואי אינו ידוע, אך יש להניח שהוא מספיק גדול כדי להקיף ולהאכיל את הרי הגעש הפעילים כיום של מאונה לואה, קילאהאה, לוייהי ואולי גם חואלאיי והלייקאלה. חלק מהמדענים העריכו את נקודת החום של הוואי כ- 200 מיילים לרוחב, עם מעברים אנכיים צרים הרבה יותר המזינים מאגמה לרי הגעש הבודדים.